低氮燃烧循环流化床锅炉的制作方法

本发明涉及锅炉设备领域，特别涉及一种低氮燃烧循环流化床锅炉。

背景技术：

煤是我国的主要能源，其主要利用方式为燃烧发电，煤燃烧产生的氮氧化物、二氧化硫及烟尘等污染物严重污染大气，且氮氧化物、二氧化硫是形成酸雨、光化学烟雾等污染的主要来源。随着我国经济的快速发展，污染物排放愈发严重，给人民生活带来了极大的困扰。因此，从源头上控制烟气中氮氧化物、二氧化硫及烟尘的排放已经迫在眉睫。

循环流化床燃烧技术以其节能环保优势，近三十年得到极大的发展。2014年9月，国家发改委、环保部及国家能源局三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》，要求新建燃煤机组接近或基本达到燃气轮机排放限值，即在基准含氧量6%的情况下，氮氧化物、二氧化硫及烟尘分别达到50、35、10mg/m3，这使得低温燃烧能有效抑制氮氧化物生成且炉内燃烧过程可直接脱硫的循环流化床锅炉也颇具压力。

国内现有的循环流化床机组的氮氧化物排放浓度大，需要安装sncr+scr脱硝系统，这会显著增加企业的运行成本且改造周期长、设备初投资极大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低氮燃烧循环流化床锅炉，能够实现分级燃烧，降低氮氧化物的生成。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：低氮燃烧循环流化床锅炉，包括炉膛、设置于炉膛下部且上下设置的二次风系统和一次风系统、设置于炉膛上部的分离系统、连通于分离系统和炉膛下部的返料系统、连通于分离系统上部的尾部烟道、连通于炉膛下部的落煤系统，所述一次风系统包括设置于炉膛下端的炉膛布风板、连通于炉膛布风板的一次风进风管、均匀布置于炉膛布风板且实现一次风燃烧区域达到富燃料状态的多个低氮风帽；所述二次风系统包括上下设置的上二次风进风管和下二次风进风管，所述上二次风进风管和下二次风进风管均沿炉膛长度方向均匀设置且出风口朝向一次风燃烧区域的下游。

通过采用上述技术方案，通过优化布置后的低氮风帽将适量的一次风均匀的送入炉膛下部，造成一次风燃烧区域的富燃料状态，由于富染料状态缺氧，故在该区域的燃料只是部分燃烧，使得有机的结合在燃料中的氨的一部分生成无害的氨分子，故而减少了氮氧化物的形成，具有充足动量的二次风通过出风口喷射到一次风富燃料区域的下游，在这个区域完成燃烧。由于一次燃烧区域的燃烧产物进入二次区域，同时降低了氧浓度和火焰温度，使得二次区域的氮氧化物的形成也受到了限制。

本发明进一步设置为：所述低氮风帽包括靠近于炉膛四周侧壁的若干排四孔风帽、靠近炉膛中心的若干排十二孔风帽、置于四孔风帽和十二孔风帽之间的六孔风帽。

通过采用上述技术方案，因为炉膛内周边风阻力大，中间阻力小且炉内落煤不均，往往中间落煤多，而散落到周边的落煤颗粒大，从而采用不同出风孔数量的风帽使一次风整体布风均匀，床料流化效果好，提高氮氧化物脱除率，降低氮氧化物的排放量。

本发明进一步设置为：所述四孔风帽出风口正对炉膛内炉墙。

通过采用上述技术方案，能够减小炉膛内部周边的风阻，从而使风量可以在炉膛内部布置得更加均匀。

本发明进一步设置为：所述分离系统包括与炉膛上部相连通的分离器进口烟道、连通于分离器进口烟道的旋风分离器，所述旋风分离器与尾部烟道之间设置有中心筒，所述中心筒偏心设置于旋风分离器。

通过采用上述技术方案，使循环灰偏移主流区，提高循环灰的循环倍率，使循环灰难以从中心筒中排出而通过返料系统而回到炉膛内部，达到合理的循环灰量。

本发明进一步设置为：所述分离器进口烟道呈缩口设置。

通过采用上述技术方案，提升出口的烟气流速，从而到达旋风分离器时所受的离心力更大，使循环灰能够贴壁运动，使循环灰难以从中心筒中排出而通过返料系统而回到炉膛内部，达到合理的循环灰量。

本发明进一步设置为：所述上二次风进风管和下二次风进风管管口截面呈扁椭圆形且靠近炉膛侧壁的部分呈缩口设置，所述上二次风进风管截面积大于下二次风进风管截面积。

通过采用上述技术方案，提升二次风进风的动量，并且同时能够减少进风量，使二次风能够顺利穿过物料“幕墙”，到达炉膛中心区且出风口朝向一次风燃烧区域的下游，使炉膛内氧量分布合理，实现分级燃烧，做到二次风的均匀穿透。

本发明进一步设置为：所述落煤系统包括沿炉膛长度方向均匀设置的多根落煤管，所述落煤管呈倾斜设置。

通过采用上述技术方案，使煤在炉膛内部分布更均匀，从而使炉膛内部温度场分布合理，实现良好的炉内空气分级燃烧。

本发明进一步设置为：所述一次风进风管连通有回风烟气管，所述回风烟气管连通有引风机，所述引风机连通于尾部烟道排烟口。

通过采用上述技术方案，使进入的一次风量中的部分为回风烟气，从而在确保床料正常流化下减少一次风氧量，使一次风燃烧区域呈富燃料状态，则为欠氧状态。

本发明进一步设置为：所述炉膛布风板沿其长度方向设置有多个落渣管；所述低氮风帽包括固定穿设于炉膛布风板的一次风接管、套设且固定于一次风接管的帽体，所述帽体连通于一次风接管，所述帽体沿其圆周方向均匀设置若干出风孔，围绕于所述落渣管的出风孔中心轴向呈水平。

通过采用上述技术方案，可以避免从出风孔喷射出来的大部分一次风进入落渣管圆孔内，减弱了一次风对落渣管上部未燃尽煤颗粒的反弹向上流化助燃效果，同时避免一部分一次风漏向落渣管出口，造成出渣含碳量高及喷火等不安全现象。

综上所述，本发明具有以下有益效果：实现了科学合理的炉内温度场、有针对性的氧气浓度分布和可控的炉内焦炭浓度分布，优化布置炉膛落煤系统、炉膛布风板、低氮风帽和分离系统，实现良好的炉内空气分级燃烧，降低氮氧化物的生成。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是本实施例主要用于体现落煤系统的示意图；

图3是本实施例主要用于体现炉膛布风板的俯视图；

图4是本实施例主要用于体现低氮风帽的局部剖视图；

图5是本实施例主要用于体现落渣管附近低氮风帽的局部剖视图；

图6是本实施例主要用于体现炉二次风系统的的示意图；

图7是本实施例主要用于体现分离系统的俯视图。

附图标记：1、炉膛；2、一次风系统；21、炉膛布风板；22、一次风进风管；23、低氮风帽；231、一次风接管；232、帽体；3、二次风系统；31、上二次风进风管；32、下二次风进风管；4、分离系统；41、分离器进口烟道；42、旋风分离器；5、返料系统；6、尾部烟道；7、落煤系统；71、落煤管；72、播煤风管；8、四孔风帽；9、六孔风帽；10、十二孔风帽；11、中心筒；12、回风烟气管；13、引风机；14、落渣管；15、出风孔；16、通孔；17、空气预热器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种低氮燃烧循环流化床锅炉，参照图1所示，包括炉膛1，在炉膛1靠近底端的一侧炉壁设置有向炉膛1内进行落煤的落煤系统7，使可燃烧的煤落入炉膛1底部进行燃烧；同时，在炉膛1的底部设置有一次风系统2，一次风系统2从外部引入适量的一次风并均匀地送入炉膛1下部；随着一次风燃烧区域的燃烧，在炉膛1的炉壁位于一次风系统2的上方设置有二次风系统3，二次风系统3将具有充足动量的二次风通过二次风喷口喷射到一次风燃烧区域的下游，并且在这个区域完成燃烧。之后，炉膛1内产生的循环烟灰向上流动，在炉膛1的上部设置有分离系统4，分离系统4的上部连通有尾部烟道6而下部设置有连通于炉膛1下部的返料系统5，分离系统4将细颗粒的烟气通入尾部烟道6并最终由烟囱排出，而粗颗粒的烟灰由返料系统5重新进入至炉膛1的下部，适量的循环灰在炉内燃烧体系中循环扰动，有效的降低了炉膛1下部的高温点，提高了炉膛1出口的低温点，使炉内的温度场趋于均匀并处于850——920摄氏度之间。

参照图1-2所示，落煤系统7包括沿着炉膛1长度方向均匀设置的三根落煤管71，落煤管71呈倾斜设置，则落煤管71的出煤口朝向于炉膛1的中间位置，由设置在落煤管71底部的播煤风管72实现朝炉膛1内部进行落煤。

参照图1和图3所示，一次风系统2包括设置于炉膛1底端的炉膛布风板21，炉膛布风板21呈水平设置且匹配于炉膛1底部的形状；在炉膛布风板21上沿着其长度方向设置有三个连通于外部的落渣管14；为了能够将外部的一次风引入至炉膛1内部，结合图4所示，在炉膛布风板21上开设有呈纵横排列的多个通孔16，每个通孔16中均设置有一个低氮风帽23，每个低氮风帽23均包括一根穿设于通孔16且呈中空设置的一次风接管231，一次风接管231焊接于炉膛布风板21并且穿设于炉膛布风板21上端面并且一次风接管231的上端面贯穿于内部；在一次风接管231上部套设有一个帽体232，帽体232的底部焊接于一次风接管231的外壁，帽体232呈圆柱体的底端开口结构，帽体232的内部和一次风接管231相连通，并且在帽体232靠近下端的外壁沿其圆周方向均匀开设有若干出风孔15，出风孔15的数量可设置四孔、六孔和十二孔，出风孔15的中心轴向由内向外向下倾斜且与水平方向成10°，为了使一次风整体布风均匀，床料流化效果好，提高氮氧化物脱除率，在该炉膛布风板21靠近于其炉膛1前、后墙一二排以及左、右墙一二排位置安装四孔风帽8，并且四孔风帽8的出风口正对炉墙内壁；前后墙再往炉膛1中间3排采用六孔风帽9及左右墙再往炉膛1中间3排采用六孔风帽9；中间剩余的采用十二孔风帽10。结合图5所示，而落渣管14附近的八个风帽的出风孔15中心轴向与水平方向成0°，从而可以避免从出风孔15喷射出来的大部分一次风进入落渣管14圆孔内，减弱了一次风对落渣管14上部未燃尽煤颗粒的反弹向上流化助燃效果，同时也避免一部分一次风漏向落渣管14出口，造成出渣含碳量高及喷火等不安全现象。

参照图1所示，一次风系统2还包括设置在炉膛1下部且连通于炉膛布风板21的一次风进风管22，一次风进风管22连通于设置于外部的空气预热器17，并且在一次风进风管22中设置有回风烟气管12，回风烟气管12通过引风机13连通于尾部烟道6的最终排烟口，使进入的一次风量中的10%为回风烟气，从而在确保床料正常流化下减少一次风氧量，使一次风燃烧区域呈富燃料状态，则为欠氧状态。

参照图1和图6所示，二次风系统3包括上下设置的上二次风进风管31和下二次风进风管32，上二次风进风管31和下二次风进风管32截面呈扁椭圆形，并且上二次风进风管31的截面积大于下二次风进风管32的截面积，从而能够减少进风量，上二次风进风管31和下二次风进风管32沿着炉膛1的长度方向均匀设置有三根且均呈倾斜设置，并且上二次风进风管31和下二次风进风管32在靠近炉膛1侧壁的部分呈缩口设置，从而能够提高进风速度，使二次风能够顺利穿过物料“幕墙”，到达炉膛1中心区且出风口朝向一次风燃烧区域的下游，使炉膛1内氧量分布合理。

参照图1和图7所示，分离系统4包括旋风分离器42和连通于炉膛1上部和旋风分离器42之间的分离器进口烟道41，分离器进口烟道41的口径沿炉膛1至旋风分离器42的方向呈逐渐减小的缩口设置，从而提升出口的烟气流速，从而到达旋风分离器42时所受的离心力更大，使循环灰能够贴壁运动，与此同时，连接于旋风分离器42上端和尾部烟道6之间的中心筒11偏心设置于旋风分离器42的中心，从而使循环灰偏移主流区，提高循环灰的循环倍率，使循环灰难以从中心筒11中排出而通过返料系统5而回到炉膛1内部，达到合理的循环灰量。

参照图1所示，从旋风分离器42下端排出的循环灰从返料系统5重新进入炉膛1内部，返料系统5包括连通于旋风分离器42下端和炉膛1内部的返料管。此外，还在分离器进口烟道41处设置有炉内喷氨脱硝系统，炉内喷氨脱硝系统包括sncr喷枪，可以实现雾化氨水。

本实施例的工作原理是：煤从落煤系统7进入至炉膛1内部，通过一次风系统2和二次风系统3向炉膛1内进风，达到均匀协调的分级燃烧过程，在燃烧开始阶段，通过优化布置后的风帽将适量的一次风均匀的送入炉膛1下部，造成一次风燃烧区域的富燃料状态，由于富染料状态缺氧，故在该区域的燃料只是部分燃烧，使得有机的结合在燃料中的氨的一部分生成无害的氨分子，故而减少了氮氧化物的形成，具有充足动量的二次风通过出风口喷射到一次风富燃料区域的下游，在这个区域完成燃烧。由于一次燃烧区域的燃烧产物进入二次区域，同时降低了氧浓度和火焰温度，使得二次区域的氮氧化物的形成也受到了限制；当循环灰进入分离器进口烟道41，能够提升出口的烟气流速，从而到达旋风分离器42时所受的离心力更大，使循环灰能够贴壁运动，减少从中心筒11排出的循环灰量，使循环灰能够由返料系统5重新进入炉膛1，适量的循环灰在炉内燃烧体系中循环扰动，有效的降低了炉膛1下部的高温点，提高了炉膛1出口的低温点，炉内的温度场趋于均匀并处于850——920摄氏度之间，并且增加回风烟气来控制炉膛1布风板上部的氧气浓度，这些措施均有效降低了氮氧化物的生成。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。